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1 生态与农村环境学报 2017, 33 (12): Journal of Ecology and Rural Environment 镉胁迫条件下淹水时间对水稻吸收累积镉的影响 刘昭兵 1,2, 纪雄辉 11, 官迪 1, 谢运河 1, 朱坚 1 2, 彭建伟 环境重点实验室 / 农田土壤重金属污染防控与修复湖南省重点实验室, 湖南长沙 院, 湖南长沙 ) (1 湖南省农业科学院 / 农业部长江中游平原农业 ; 2 湖南农业大学资源环境学 摘要 : 采用盆栽试验方法, 以外源添加镉 (Cd) 模拟土壤镉污染, 研究水稻不同生育期 ( 分蘖盛期和灌浆期 ) 淹水以及淹水时间对水稻产量及吸收累积 Cd 的影响 结果表明, 与常规灌溉处理 ( CI) 相比, 其他不同淹水时间处理均出现一定程度减产, 其中全生育期湿润灌溉 (WI) 分蘖盛期开始淹水 1~ 4 周 (T1 T2 T3 和 T4)5 个处理的水稻产量显著下降, 降幅分别为 23 7% 16 0% 15 5% 20 2% 和 18 6% 随着淹水时间的延长, 糙米 Cd 含量呈下降趋势, 其中以全生育期淹水处理 (WF) 的糙米 Cd 含量最低, 仅为 WI 的 3 4% 在相同淹水时间条件下, 分蘖盛期开始淹水 1~ 4 周处理的糙米 Cd 含量较灌浆开始淹水 1 ~ 4 周处理 ( F1 F2 F3 和 F4) 分别降低了 27 1% ( P < 0 05) 46 6%(P<0 05) 56 0%(P<0 05) 和 35 2%, 平均降幅为 41 2% 水稻茎叶 Cd 含量与糙米 Cd 含量的变化趋势基本相同 水稻茎叶对 Cd 的转运效率随淹水时间的延长呈下降趋势 不同处理的水稻茎叶和糙米 Cd 富集系数变异极大, 其中 WI 的糙米 茎叶 Cd 富集系数分别为 WF 处理的 29 0 和 18 8 倍 淹水能有效抑制水稻对 Cd 的吸收累积, 抑制效果与淹水时间呈正相关, 且分蘖盛期淹水对水稻茎叶和糙米 Cd 累积的抑制效果优于灌浆期淹水 关键词 : 镉胁迫 ; 淹水时间 ; 水稻 ; 镉累积中图分类号 : X503; S365 文献标志码 : A 文章编号 : (2017) DOI: / j.issn Effects of Timing and Duration of Waterlogging on Cd Absorption and Accumulation by Rice Under Cadmium Stress. LIU Zhao bing 1,2, JI Xiong hui 1, GUAN Di 1, XIE Yun he 1, ZHU Jian 1, PENG Jian wei 2 (1 Hunan Academy of Agriculture Sciences / Ministry of Agriculture Key Laboratory of Agriculture Environment in Middle Reach Plain of Yangtze River / Key Laboratory of Prevention, Control and Remediation of Soil Heavy Metal Pollution in Hunan Province, Changsha , China; 2 College of Resources and Environment, Hunan Agriculture University, Changsha , China) Abstract: A pot experiment was conducted using extraneous cadmium as soil Cd contaminant for exploration of effect of timing and duration of waterlogging on rice yield and Cd accumulation in rice. Results show that rice yield lowered to a var ying extent in all the flooding treatments vs CK ( CI), especially Treatment WI ( wetting irrigation throughout the rice growing season) and Treatments T1, T2, T3 and T4 (flooding beginning at the prime tillering stage and lasting for 1, 2, 3 and 4 weeks, respectively), which was 23 7%, 16 0%, 15 5%, 20 2% and 18 6%, lower, respectively, than CK. Cd content in brown rice decreased with duration of waterlogging, and Treatment WF ( flooded throughout the rice growing sea son) was the lowest or only 3 4% of Treatment WI in Cd content in brown rice. Under the same waterlogging conditions, Treatment T1, T2, T3 and T4 was 27 1% ( P<0 05), 46 6% ( P<0 05), 56 0% ( P<0 05) and 35 2% lower than Treatment F1, F2, F3 and F4 (flooding beginning at the filling stage and lasting for 1, 2, 3 and 4 weeks, respectively), respectively or 41 2% lower by mean in Cd in brown rice. Cd contents in shoots and brown rice varied along basically simi lar trends. Cd transport efficiency of the shoots decreased with duration of waterlogging. Cd enrichment factor of shoot and brown rice differed significantly between treatments and even by 17 8 and 28 0 times between Treatments WI and Treat ments WF. All the findings demonstrate that flooding could effectively inhibit uptake and accumulation of Cd in rice, and the effect is positively related to duration of and timing of flooding, and better with the beginning of flooding at the tillering 收稿日期 : 基金项目 : 湖南省重点研发计划农业领域技术创新项目 ( 2016NK2190); 国家重点研发计划 ( 2016YFD ); 水利部公益性行业科研专项 ( ) 1 通信作者 E mail: jixionghui@ sohu.com

2 1126 生态与农村环境学报第 33 卷 stage than at the filling stage. Key words: cadmium stress; duration and timing of waterlogging; rice; cadmium accumulation 2014 年 全国土壤污染状况调查公报 显示, 我国土壤超标率为 16 1%, 其中镉 (Cd) 的点位超标率为 7 0%, 位居无机污染物之首, 且南方污染程度重于北方, 耕地土壤环境质量堪忧 [1] Cd 是一种重要的环境污染元素, 在联合国环境规划署列出的 12 种危险化学物质中占据首位 Cd 的生物毒性极强 [2-3], 食物链传递是其危害人类健康的主要途径之一 中国是世界上的水稻生产和消费大国, 近年来, 由于南方稻米重金属污染事件频发, 粮食质量安全已受到国家和社会各界的高度关注 据统计, 我国每年因重金属污染导致的粮食减产超过 t, 被重金属污染的粮食多达 t, 合计经济损失至少 200 亿元 [4] 当前环境污染与粮食安全问题凸显, 国家中长期科学和技术发展规划纲要 ( ) 早已将 加强农村环境保护 综合治污与废弃物循环利用 食品安全 分别列入了农业 环境和公共安全领域的优先主题 针对于 Cd 污染土壤的修复利用, 前人已做过大量研究工作 [5-12], 目前较为成熟可行的方法主要包括化学钝化修复 富集植物修复以及农艺调控等 化学钝化修复虽然见效快, 但其修复效果的持久性有待考究, 且存在二次污染风险 植物修复也存在一定局限性, 如耗时较长 修复效率偏低等 与其他措施相比, 农艺调控因简单易行而较为切合实际, 其中水分调控是最有效的方法之一, 已得到诸多学者的证实和认同 淹水能显著降低土壤中 Cd 的生物有效性, 从而减少水稻的 Cd 累积 [13-15] 然而, 除了全生育期淹水外, 不同生育期淹水以及淹水时间对水稻吸收累积 Cd 的影响如何, 目前尚缺少这方面的研究报道 笔者主要针对水稻分蘖盛期和灌浆期, 采用盆栽方法研究不同淹水时间对水稻产量及吸收累积 Cd 的影响, 探寻降低稻米 Cd 累积的最佳淹水调控时间, 为利用农艺调控措施控制稻米 Cd 累积提供理论依据和技术支持 1 材料与方法 1 1 试验设计采用盆栽试验方法, 在湖南省土壤肥料研究所栽培网室内进行 供试水稻品种为泰优 390,6 月上旬播种,7 月上旬移栽, 每盆 3 蔸, 每蔸 2 株,10 月中旬收割 供试土壤为采自湖南省长沙县的清洁水稻土 ( 第四纪红壤发育的红黄泥 ) 土壤采集后经 风干 磨细, 过 5 mm 孔径筛后待用, 土壤类型为红 黄泥, 其他基本理化性质及 Cd 含量如下 :ph 值为 5 20,w ( 有机质 ) 为 27 6 g kg -1, w ( 碱解氮 ) 为 mg kg -1,w( 有效磷 ) 为 3 8 mg kg -1,w( 有 效钾 ) 为 92 0 mg kg -1, w ( 全镉 ) 为 0 11 mg kg -1 盆栽器皿为陶土盆, 每盆加入经过前处理的 土壤 15 kg, 添加硝酸镉调节土壤全镉含量至 3 0 mg kg -1, 充分拌匀, 干湿交替放置 3 个月, 所有处 理重复 5 次 水稻收获时对稻谷和植株进行取样, 稻谷样品晒干后称重, 最后去糙粉碎 ; 植株样品洗 净泥土后烘干粉碎 1 2 试验设置 共设置 11 种水分管理模式 : ( 1) 常规灌溉 (CI), 在水稻分蘖盛期和乳熟期各晒田 1 次, 其他 时间淹水 ;(2) 全生育期淹水 ( WF), 在水稻生长期 间始终保持淹水状态 ; ( 3) 全生育期湿润灌溉 (WI), 在水稻生长期间始终保持土面处于无明水的 湿润状态 ;(4) 分蘖盛期开始淹水 1 周 (T1), 其他时 间湿润灌溉 ;(5) 分蘖盛期开始淹水 2 周 (T2), 其他 时间湿润灌溉 ;(6) 分蘖盛期开始淹水 3 周 (T3), 其 他时间湿润灌溉 ;(7) 分蘖盛期开始淹水 4 周 (T4), 其他时间湿润灌溉 ;(8) 灌浆开始淹水 1 周 (F1), 其 他时间湿润灌溉 ;(9) 灌浆开始淹水 2 周 (F2), 其他 时间湿润灌溉 ;(10) 灌浆开始淹水 3 周 (F3), 其他 时间湿润灌溉 ;(11) 灌浆开始淹水 4 周 (F4), 其他 时间湿润灌溉 基肥在水稻移栽前一次性施入, 分 别为 0 32 g kg -1 尿素 0 14 g kg -1 磷酸二氢钾和 0 25 g kg -1 氯化钾 水稻移栽返青后追施 1 次尿 素, 用量为 0 07 g kg -1 除水分管理外, 其他管理 措施与田间管理措施相同 水稻生长期间采用自 来水灌溉 (ph 值为 6 87,Cd 未检出 ) 1 3 测定方法 基础土壤全量 Cd 采用 HNO 3 -H 2 O 2 -HF 微波 消解, 土壤基本理化性质采用常规方法进行测 定 [16], 灌溉水样采用 GB 水质铜 锌 铅 镉的测定原子吸收分光光度法 中的螯合萃取 法进行测定 糙米和植株样品均以 HNO 3 -H 2 O 2 进 行微波消解, 并带标准物质 ( 大米粉和灌木枝叶 ) 进 行质量控制 分析所用器皿均以 φ = 10% 的稀硝酸 溶液浸泡过夜 所有样品 Cd 含量使用 ICP -MS 进 行测定 (icap-q, 美国 Thermo 公司 )

3 第 12 期刘昭兵等 : 镉胁迫条件下淹水时间对水稻吸收累积镉的影响 数据处理数据均使用 5 次重复试验结果的平均值, 采用 Excel 2003 和 SPSS 13 0 软件进行统计和方差分析 (LSD 法 ) 转运系数为糙米 Cd 含量 / 茎叶 Cd 含量 ; 富集系数为水稻不同器官 Cd 含量 / 土壤 Cd 含量 2 结果与讨论 2 1 淹水时间对水稻产量的影响图 1 为不同淹水时间条件下的水稻产量 由图 1 可知, 不同淹水时间条件下的水稻产量差异明显, 其中 CI 的水稻产量最高,WI 的水稻产量最低 与 CI 相比, 其他不同淹水时间处理均出现一定程度减产, 其中 WI T1 T2 T3 T4 这 5 个处理的水稻产量显著下降, 降幅分别为 23 7% 16 0% 15 5% 20 2% 和 18 6% 水稻在不同生育阶段对水分的敏感程度不同, 因而需水量差异较大 有研究表明, 抽穗扬花期是水稻缺水最为敏感的时期, 其次为拔节抽穗期, 最后为分蘖期和乳熟期 [17] 与 CI 处理相比,WI 处理的水稻明显减产, 这与水稻在整个生育期的需水规律有关, 因为湿润灌溉处理的土壤含水率 w 在 40% 左右, 难以满足水稻在拔节抽穗期和抽穗扬花期的水分需求 T1 T2 T3 和 T4 处理亦出现明显减产, 这与抽穗扬花期缺水密切相关, 缺水容易使花粉和雌蕊柱头枯萎, 或者抽穗困难, 并极易造成根系 叶片早衰, 最终影响产量 量最高,WF 处理糙米 Cd 含量最低, 各处理糙米 Cd 含量顺序为 WI>F1>F2>T1>CI>F3>T2>F4>T3>T4> WF, 其中 WF 处理糙米 Cd 含量为 0 16 mg kg -1, 符合 GB 食品安全国家标准食品中污染物限量 标准 与 CI 处理对比发现,WF T2 T3 T4 和 F4 这 5 个处理的糙米 Cd 含量显著下降 ( P< 0 05), 降幅分别为 91 8% 29 1% 63 3% 75 5% 和 62 2% 常规灌溉处理除其他时间淹水外, 在水稻分蘖盛期和乳熟期各进行 1 次晒田, 晒田对土壤 Cd 活性产生极大影响, 进而影响水稻对 Cd 的吸收累积 全生育期淹水 分蘖盛期开始淹水 2 ~ 4 周和灌浆开始淹水 4 周处理的糙米 Cd 含量显著低于常规灌溉处理 (P<0 05), 证实这 2 个关键时期开展水分调控对水稻 Cd 累积有重要影响 T1 ~ T4 分别表示分蘖盛期开始淹水 和 4 周 ; F1 ~ F4 分别表示灌浆开始淹水 和 4 周, 其他时间湿润灌溉 直方柱上方英文小写字母不同表示处理间糙米 Cd 含量差异显著 (P<0 05) 图 2 不同淹水条件下的水稻糙米 Cd 含量 Fig 2 Cd content in brown rice relative to waterlogging condition T1 ~ T4 分别表示分蘖盛期开始淹水 和 4 周 ; F1 ~ F4 分别表示灌浆开始淹水 和 4 周, 其他时间湿润灌溉 直方柱上方英文小写字母不同表示处理间水稻产量差异显著 (P<0 05) 图 1 不同淹水条件下的水稻产量 Fig 1 Rice yield relative to waterlogging condition 2 2 淹水时间对水稻吸收累积 Cd 的影响不同处理的水稻糙米 Cd 含量见图 2 由图 2 可以看出, 不同淹水时间处理的水稻糙米 Cd 含量存在较大差异,11 个处理中, 以 WI 处理糙米 Cd 含 与 WI 处理相比, 水稻在整个生育期的淹水时间对糙米 Cd 累积的影响极大, 所有淹水处理的糙米 Cd 含量均显著下降 (P<0 05), 且随着淹水时间的延长, 糙米 Cd 含量呈降低趋势, 其中以 WF 处理的糙米 Cd 含量最低, 仅为 WI 处理的 3 4% 将分蘖盛期开始淹水与灌浆开始淹水处理进行对比, 在相同淹水时间条件下, 除淹水 4 周处理的差异不明显外, 淹水 1 ~ 3 周的水稻糙米 Cd 含量均存在显著差异 ( P < 0 05),T1 ~ T4 处理的的糙米 Cd 含量较 F1 ~ F4 处理分别降低 27 1%(P<0 05) 46 6%(P< 0 05) 56 0% ( P < 0 05) 和 35 2%, 平均降幅为 41 2% 从糙米 Cd 含量降幅来看, 分蘖盛期开始淹水对糙米 Cd 累积的抑制效果明显优于灌浆开始淹水处理 不同处理的水稻茎叶 Cd 含量见图 3 水稻茎

4 1128 生态与农村环境学报第 33 卷 叶 Cd 含量的变化趋势与糙米 Cd 含量基本相似, 以 WI 处理最高,WF 处理最低 与 CI 处理相比,WF T2 T3 T4 F3 和 F4 这 6 个处理的水稻茎叶 Cd 含量分别降低 90 4% 48 8% 66 3% 73 6% 38 8% 和 50 7%, 降幅均达到显著水平 (P<0 05), 而 WI 处理的水稻茎叶 Cd 含量则高出 CI 处理 80 9% ( P < 0 05) 与 WI 处理相比, 所有淹水处理的水稻茎叶 Cd 含量均显著下降, 且随着淹水时间的延长, 水稻茎叶 Cd 含量显著降低, 其中 WF 处理的水稻茎叶 Cd 含量仅为 WI 处理的 5 3% 将分蘖盛期开始淹水 (T1 ~ T4) 与灌浆开始淹水 ( F1 ~ F4) 处理进行对比, 在淹水时间相同条件下,T1 ~ T4 处理的水稻茎叶 Cd 含量低于 F1 ~ F4 处理, 降幅分别为 11 8% 41 1%( P < 0 05) 44 9% ( P < 0 05) 和 46 4% ( P < 0 05), 平均为 36 0% T1 ~ T4 分别表示分蘖盛期开始淹水 和 4 周 ; F1 ~ F4 分别表示灌浆开始淹水 和 4 周, 其他时间湿润灌溉 直方柱上方英文小写字母不同表示处理间茎叶 Cd 含量差异显著 (P<0 05) 图 3 不同淹水条件下的水稻茎叶 Cd 含量 Fig 3 Cd content in shoots of rice relative to waterlogging condition 淹水导致土壤 Cd 活性降低是影响水稻 Cd 累积的一个重要原因 [18] 淹水影响土壤氧化还原状况, 进而影响 Cd 的形态转化, 这种变化与还原条件下 Cd 的硫化物形成以及 Fe 等氧化物对 Cd 的不同吸附特性有关 [19] 淹水还原条件下, 土壤中的 2- SO 4 还原为 S 2-, 有机物不能完全分解而产生硫化氢,Cd 在土壤中具有很强的亲硫性质, 可与 S 2- 共沉淀, 从而降低 Cd 的活性 [20] 笔者前期的研究结果也证实, 淹水条件下土壤中 S 是影响 Cd 活性的一个重要因子 [21] 除土壤因素外,Cd 在水稻各器官中的再分配也影响稻米的 Cd 累积 有研究认为, 调控 Cd 在水稻茎叶和籽粒中积累的机制包括 3 个主要过程 : 根系的吸收, 木质部运输, 通过韧皮部向籽粒中转运 [22] 而糙米中的 Cd 含量受水稻植株吸 收 Cd 的总量和茎叶 Cd 向籽粒转移效率的双重影 响 已有研究证实, 水稻籽粒 Cd 含量与 Cd 从茎叶 向籽粒的转运能力存在显著正相关 [23] RODDA [24] 等的研究表明, 糙米中 60% 的 Cd 含量是由剑叶 茎秆等在水稻开花灌浆前累积的 Cd 重新活化, 通 [25] 过韧皮部输入籽粒 TANAKA 等研究发现,90% 的 Cd 通过韧皮部输送实现水稻籽粒的积累 文志 [26] 琦等的研究证实, 水稻根系和叶片在灌浆期对穗 轴的 Cd 输出量基本接近, 认为根系吸收的 Cd 一部 分通过穗轴直接进入籽粒, 另一部分转运到叶片储 存起来, 在灌浆期通过穗轴进入籽粒 由此可见, 水稻茎叶在营养生长阶段累积的 Cd 在后期的转运 输出中对籽粒 Cd 累积的贡献极大 对水稻糙米 Cd 含量与茎叶 Cd 含量进行的回归分析表明, 两者呈 显著线性正相关 (R 2 = ,P = ), 说明茎 叶中 Cd 的转运输出对糙米的 Cd 累积影响较大 对分蘖盛期和灌浆期淹水的不同处理进行比 较, 水稻在不同生长阶段淹水的效果存在明显差 异, 分蘖盛期开始淹水对糙米 Cd 累积的抑制效果 优于灌浆期开始淹水处理 分析认为, 分蘖盛期开 始淹水抑制了水稻在营养生长阶段植株对 Cd 的吸 收累积, 由于植株 Cd 累积量的减少导致糙米 Cd 含 量的下降 灌浆期开始淹水则抑制了水稻生殖生 长阶段茎叶中 Cd 向籽粒的转运, 这从其茎叶 糙 米 Cd 转运系数的变化可以得到证实 ( 图 4), 因为水 稻在营养生长期累积的 Cd 已达到较高水平, 灌浆 期茎叶对 Cd 转运效率的降低最终导致糙米 Cd 含 量下降 相同淹水时间条件下, 分蘖盛期开始淹水 的糙米 Cd 含量均低于灌浆期开始淹水处理, 由此 推断造成这种差异的原因是淹水对水稻营养生长 期 Cd 累积的影响大于生殖生长期对 Cd 转运的影 [27] 响 这与王凯荣等研究认为水稻吸收 Cd 速率表 现为幼穗分化至抽穗期 ( 中期 ) 最高, 其次为抽穗之 后 ( 后期 ) 的结论基本相符 2 3 淹水时间对水稻 Cd 转运的影响 稻米中的 Cd 含量除了与种植土壤的 Cd 污染 程度密切相关外, 也在很大程度上取决于水稻自身 对 Cd 的转运效率 水稻茎叶 糙米的 Cd 转运系 数表征的是重金属 Cd 由茎叶转运至糙米的难易程 度, 不仅与水稻基因型有关, 也受外界条件影响 图 4 为不同淹水处理的水稻 Cd 转运系数 F1 处理 的水稻 Cd 转运效率最高, 而 F4 处理的效率最低 与 CI 处理相比,F1 和 F2 处理的水稻 Cd 转运效率 显著提高 ( P < 0 05), 分别升高 56 1% 和 52 4% WF T4 和 F4 处理的水稻 Cd 转运效率较 CI 处理略

5 第 12 期刘昭兵等 : 镉胁迫条件下淹水时间对水稻吸收累积镉的影响 1129 有下降, 但差异未达显著水平 比较 T1 ~ T4 与 F1 ~ F4 这 2 组处理发现, 随着淹水时间的延长 Cd 转运效率下降, 说明淹水处理能在一定程度上抑制 Cd 由茎叶向糙米的转运, 这种抑制效果与时间呈正相关 他处理的茎叶 Cd 富集系数均大于 1, 表明水稻茎叶对 Cd 的富集能力明显高于糙米 通过比较 T1 ~ T4 与 F1 ~ F4 这 2 组处理, 发现淹水时间显著影响水稻茎叶和糙米对土壤 Cd 的富集能力, 且随着淹水时间的延长, 水稻对 Cd 的富集能力下降 11 个处理中以 WI 处理的 Cd 富集系数最高,WF 处理最低, 前者糙米和茎叶 Cd 富集系数分别是后者的 29 0 和 18 8 倍 T1 ~ T4 分别表示分蘖盛期开始淹水 和 4 周 ; F1 ~ F4 分别表示灌浆开始淹水 和 4 周, 其他时间湿润灌溉 直方柱上方英文小写字母不同表示处理间 Cd 转运系数差异显著 (P<0 05) 图 4 不同淹水条件下水稻茎叶 糙米的 Cd 转运系数 Fig 4 Cd translocation factor from shoots to brown rice relative to waterlogging condition 2 4 淹水时间对水稻富集 Cd 的影响图 5 ~ 6 分别为不同淹水处理水稻糙米和茎叶对 Cd 的富集系数 T1 ~ T4 分别表示分蘖盛期开始淹水 和 4 周 ; F1 ~ F4 分别表示灌浆开始淹水 和 4 周, 其他时间湿润灌溉 直方柱上方英文小写字母不同表示处理间茎叶 Cd 富集系数差异显著 (P<0 05) 图 6 不同淹水条件下水稻茎叶对 Cd 的富集系数 Fig 6 Cd enrichment factor of shoots of rice relative to waterlogging condition 3 结论 T1 ~ T4 分别表示分蘖盛期开始淹水 和 4 周 ; F1 ~ F4 分别表示灌浆开始淹水 和 4 周, 其他时间湿润灌溉 直方柱上方英文小写字母不同表示处理间糙米 Cd 富集系数差异显著 (P<0 05) 图 5 不同淹水条件下水稻糙米对 Cd 的富集系数 Fig 5 Cd enrichment factor of brown rice relative to waterlogging condition 不同淹水条件下水稻茎叶和糙米对土壤中 Cd 的富集能力差异极大 WI 处理的糙米 Cd 富集系数大于 1, 达到富集水平, 而其他处理的糙米 Cd 富集系数均在 1 以下 从茎叶 Cd 的富集系数来看, 除 WF 和 T4 处理的茎叶 Cd 富集系数小于 1 外, 其 (1) 水稻对水分需求的敏感性因不同生育期而异 所有处理中, 常规灌溉处理的产量最高, 说明适时晒田有利于保障水稻产量, 分蘖盛期淹水 1 ~ 4 周处理的减产明显, 说明灌浆期缺水对水稻产量的影响大于分蘖期缺水 (2) 在水稻整个生育期内, 淹水时间显著影响水稻对 Cd 的吸收累积 淹水时间越长水稻茎叶和糙米中的 Cd 含量越低, 而这种影响也因水稻生育期而异, 分蘖盛期开始淹水处理对水稻 Cd 累积的抑制效果明显优于灌浆开始淹水处理 (3) 水稻茎叶 糙米的 Cd 转运系数代表 Cd 由茎叶转运至糙米的难易程度, 不同淹水时间处理的水稻 Cd 转运效率随淹水时间的延长而下降, 表明淹水能在一定程度上降低水稻对 Cd 的转运效率, 且这种抑制效果与淹水时间呈正相关 参考文献 : [1] 环境保护部, 国土资源部. 全国土壤污染状况调查公报 [ EB / OL].( ) [ ].http: /

6 1130 生态与农村环境学报第 33 卷 gkml / hbb / qt / / t htm.[ Ministry of Envi ronmental Protection of the People s Republic of China,Ministry of Land and Resources of the People s Republic of China. Report on the National Soil Contamination Survey[ EB / OL].( ) [ ].http: / gkml / hbb / qt / / t htm.] [2] 陈英旭. 环境学 [ M]. 北京 : 中国环境科学出版社,2001: [ CHEN Ying xu.environmentology[ M]. Beijing:Chinese En vironmental Science Press,2001: ] [3] 陈朗, 宋玉芳, 张薇, 等. 土壤镉污染毒性效应的多指标综合评价 [J]. 环境科学,2008,29(9): [ CHEN Lang,SONG Yu fang, ZHANG Wei, et al. Assessment of Toxicity Effects for Cadmium Contamination in Soils by Means of Multi Indexes[ J]. Environmental Science,2008,29(9): ] [4] 钱春香, 王明明, 许燕波. 土壤重金属污染现状及微生物修复技术研究进展 [J]. 东南大学学报 ( 自然科学版 ),2013,43(3): [ QIAN Chun xiang, WANG Ming ming, XU Yan bo. Current Situation of Soil Contamination by Heavy Metals and Re search Progress in Bio Remediation Technique [ J ]. Journal of Southeast University ( Natural Science Edition ), 2013, 43 ( 3 ): ] [5] 张亚丽, 沈其荣, 姜洋. 有机肥料对镉污染土壤的改良效应 [ J]. 土壤学报,2001,38 ( 2): [ ZHANG Ya li, SHEN Qi rong,jiang Yang. Effects of Organic Manure on the Amelioration of Cd Polluted Soil [ J]. Acta Pedologica Sinica, 2001, 38 ( 2 ): ] [6] 李慧, 刘艳, 卢海威, 等. 湖南镉污染农田土壤钝化后两个品种水稻的生长效应 [J]. 安全与环境学报,2016,16(6): [LI Hui,LIU Yan, LU Hai wei, et al. On the Effects Influencing the Growth of the Two Rice Varieties Due to Cd Contaminated Soil Passivation in Hunan [ J ]. Journal of Safety and Environment, 2016,16(6): ] [7] 史新, 徐应明, 谢忠雷, 等. 膨润土对镉胁迫下水稻幼苗生理生化特性的影响 [ J]. 生态与农村环境学报,2012,28( 6): [ SHI Xin,XU Ying ming,xie Zhong lei,et al.effects of Ben tonite on Physiological and Biochemical Characteristics of Rice Seedlings Under Cd Stress[ J].Journal of Ecology and Rural Envi ronment,2012,28(6): ] [8] 曾成城, 陈锦平, 马文超, 等. 水淹生境下秋华柳对镉污染土壤的修复能力 [J]. 生态学报,2016,36( 13): [ ZENG Cheng cheng,chen Jin ping,ma Wen chao,et al. The Remedial Capability of Salix variegate for Cd Contaminated Soil Under Flooding Environments[ J].Acta Ecologica Sinica,2016,36( 13): ] [9] 谢华, 赵雪梅, 谢洲, 等. 皇竹草对酸与 Cd 污染农田土壤的治理效果及安全应用分析 [J]. 农业环境科学学报,2016,35(3): [ XIE Hua,ZHAO Xue mei,xie Zhou,et al.phytoreme diation Efficiency of Pennisetum hydridum for Acid and Cadmium Polluted Soil and Its Safe Utilization[ J]. Journal of Agro Environ ment Science,2016,35(3): ] [10] 李念, 李荣华, 冯静, 等. 粉煤灰改良重金属污染农田的修复效果植物甄别 [ J]. 农业工程学报,2015,31( 16): [ LI Nian,LI Rong hua,feng Jing,et al.remediation Effects of Heavy Metals Contaminated Farmland Using Fly Ash Based on Bioavail ability Test[ J].Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering,2015,31(16): ] [11] 祝振球, 周静, 徐磊, 等. 不同重金属钝化材料对土壤胶体的影响 [ J]. 生态与农村环境学报,2017,33 ( 2): [ ZHU Zhen qiu,zhou Jing, XU Lei, et al. Effects of Different Heavy Metal Amendments on Soil Colloid [ J]. Journal of Ecology and Rural Environment,2017,33(2): ] [12] 张晶, 苏德纯. 秸秆炭化后还田对不同镉污染农田土壤中镉生物有效性和赋存形态的影响 [ J]. 农业环境科学学报,2012,31 (10): [ ZHANG Jing, SU De chun. Phytoavailability and Chemical Speciation of Cd in Different Cd Contaminated Soils Influenced by Bio Char Incorporation[ J].Journal of Agro Environ ment Science,2012,31(10): ] [13] 张雪霞, 张晓霞, 郑煜基, 等. 水分管理对硫铁镉在水稻根区变化规律及其在水稻中积累的影响 [J]. 环境科学,2013,34(7): [ ZHANG Xue xia,zhang Xiao xia,zheng Yu ji, et al. Accumulation of S, Fe and Cd in Rhizosphere of Rice and Their Uptake in Rice With Different Water Managements[ J].Envi ronmental Science,2013,34(7): ] [14] 陈喆, 张淼, 叶长城, 等. 富硅肥料和水分管理对稻米镉污染阻控效果研究 [ J]. 环境科学学报, 2015, 35 ( 12): [ CHEN Zhe,ZHANG Miao, YE Chang cheng, et al. Mitigation of Cd Accumulation in Rice( Oryza sativa L.) With Si Fertilizers and Irrigation Managements[ J]. Acta Scientiae Circumstantiae,2015, 35(12): ] [15] 张丽娜, 宗良纲, 付世景, 等. 水分管理方式对水稻在 Cd 污染土壤上生长及其吸收 Cd 的影响 [ J]. 安全与环境学报,2006,6 (5): [ ZHANG Li na,zong Liang gang, FU Shi jing, et al.effects of Water Control on Rice Growth and Its Intake of Cad mium on Cd Contaminated Soil[ J].Journal of Safety and Environ ment,2006,6(5):49-52.] [16] 鲁如坤. 土壤农业化学分析方法 [M]. 北京 : 中国农业科技出版社,2000: [ LU Ru kun. Analytical Methods of Soil and Agro Chemistry[ M].Beijing:China Agricultural Science and Tech nology Press,2000: ] [17] 司昌亮, 卢文喜, 侯泽宇, 等. 水稻各生育阶段分别受旱条件下产量及敏感系数差异性研究 [ J]. 节水灌溉,2013(7):10-12, 15.[ SI Chang liang,lu Wen xi,hou Ze yu,et al. Study on the Differences of Sensitivity Coefficients and Rice Yield Under the Drought Conditions During Each Growth Stage [ J]. Water Saving Irrigation,2013(7):10-12,15.] [18] ARAO T,KAWASAKI A,BABA K,et al.effects of Water Manage ment on Cadmium and Arsenic Accumulation and Dimethylarsinic Acid Concentrations in Japanese Rice[ J]. Environmental Science & Technology,2009,43(24): [19] REDDY C N,PATRICK W H Jr.Effect of Redox Potential and ph on the Uptake of Cadmium and Lead by Rice Plants[J].Journal of Environmental Quality,1977,6(3): [20] 李元, 祖艳群. 重金属污染生态与生态修复 [ M]. 北京 : 科学出版社, 2016: [ LI Yuan, ZU Yan qun. Heavy Metal Pollution Ecology and Ecological Remediation [ M ]. Beijing: Science Press,2016: ]

7 第 12 期刘昭兵等 : 镉胁迫条件下淹水时间对水稻吸收累积镉的影响 1131 [21] 刘昭兵, 纪雄辉, 彭华, 等. 水分管理模式对水稻吸收累积镉的影响及其作用机理 [J]. 应用生态学报,2010,21(4): [ LIU Zhao bing,ji Xiong hui,peng Hua,et al.effects and Action Mechanisms of Different Water Management Modes on Rice Cd Ab sorption and Accumulation [ J ]. Chinese Journal of Applied Ecology,2010,21(4): ] [22] 胡莹, 黄益宗, 段桂兰, 等. 镉对不同生态型水稻的毒性及其在水稻体内迁移转运 [ J]. 生态毒理学报,2012,7(6): [ HU Ying,HUANG Yi zong,duan Gui lan,et al.cadmium Tox icity and Its Translocation in Two Ecotype Rice Cultivars[ J].Asian Journal of Ecotoxicology,2012,7(6): ] [23] LIU J G,QIAN M,CAI G L,et al.uptake and Translocation of Cd in Different Rice Cultivars and the Relation With Cd Accumulation in Rice Grain[ J]. Journal of Hazardous Materials,2007,143 ( 1 / 2): [24] RODDA M S,LI G,REID R J.The Timing of Grain Cd Accumula tion in Rice Plants: The Relative Importance of Remobilization Within the Plant and Root Cd Uptake Post Flowering [ J]. Plant and Soil,2011,347(1 / 2): [25] TANAKA K,FUJIMAKI S,FUJIWARA T,et al.cadmium Concen trations in the Phloem Sap of Rice Plants( Oryza saliva L.) Treated With a Nutrient Solution Containing Cadmium[ J].Soil Science and Plant Nutrition,2003,49(2): [26] 文志琦, 赵艳玲, 崔冠男, 等. 水稻营养器官镉积累特性对稻米镉含量的影响 [ J]. 植物生理学报,2015,51 ( 8): [ WEN Zhi qi, ZHAO Yan ling, CUI Guan nan, et al. Effects of Cadmium Accumulation Characteristics in Vegetative Organs on Cadmium Content in Grains of Rice[ J].Plant Physiology Journal, 2015,51(8): ] [27] 王凯荣, 龚惠群. 不同生育期镉胁迫对两种水稻的生长 镉吸收及糙米镉含量的影响 [ J]. 生态环境,2006,15 ( 6): [ WANG Kai rong,gong Hui qun. Effects of Cadmium Ex posures in Different Stages on Plant Growth Cd Uptake and Cd Concentrations in Brown Rice of a Hybrid and Conventional Rice Variety[ J].Ecology and Environmnet,2006,15(6): ] 作者简介 : 刘昭兵 (1979 ), 男, 湖南洞口人, 副研究员, 博士生, 主要从事农业生态环境研究 E mail: qq.com ( 责任编辑 : 许素 ) 欢迎订阅 2018 年 生态与农村环境学报 生态与农村环境学报 系环境保护部主管 环境保护部南京环境科学研究所主办的学术期刊, 是中文核心期刊 ( GCJC) 中国科学引文数据库 (CSCD) 核心期刊 中国学术期刊评价研究报告 ( RCCSE) 中国权威学术期刊 中国科技论文统计源期刊 ( 中国科技核心期刊 ), 被中国科技论文与引文数据库 (CSTPCD) 中文社会科学引文索引( CSSCI) 中国学术期刊综合评价数据库 (CAJCED) 中国期刊全文数据库( CJFD) 中国核心期刊( 遴选 ) 数据库 CA CABI BA BP BD UPD GeoBase ZR EM Scopus AGRIS 中国农业文摘 中国生物学文摘 中国学术期刊文摘 地球与环境科学信息网(EES) 等国内外重要刊库网收录 系全国优秀环境科技期刊, 江苏省优秀期刊, 中国期刊协会赠建全国百家期刊阅览室指定赠送期刊 本刊宗旨 : 及时报道生态与农村环境保护领域研究的动态 理论 方法与成果等 主要栏目 : 研究报告 研究简报 研究方法 专论与综述 学术讨论与建议等 主要内容 :(1) 区域环境与发展, 包括生态环境变化与全球环境影响 区域生态环境风险评价 环境规划与管理 区域生态经济与生态安全等 ;(2) 自然保护与生态, 包括自然资源保护与利用 生物多样性与外来物种入侵 转基因生物环境安全与监控 生态保护 生态工程与生态修复 有机农业与农业生态 气候变化与生态响应等 ;(3) 污染控制与修复, 包括污染控制原理与技术 土壤污染与修复 水环境污染与修复 大气污染防控 农业废物综合利用与资源化 农用化学品 ( 包括化学品 ) 风险评价与监控等 主要读者对象 : 从事生态学 环境科学 农学 林学 地学 资源科学等研究 教学 生产的科技人员, 相关专业的高等院校师生以及各级决策与管理人员 本刊为月刊, 每月 25 日出版,A4 开本, 每期 96 页, 每期定价 元, 全年定价 元, 公开发行, 国内邮发代号 , 全国各地邮局均可订阅 ; 国外由中国国际图书贸易总公司 ( 北京 399 信箱 ) 负责发行, 国外发行代号 Q5688 如漏订, 可向本刊编辑部补订 编辑部地址 : 江苏省南京市蒋王庙街 8 号 ; 邮政编码 :210042; 电话 :(025) , , , , ; 网址 :http: mail:ere@ vip.163.com

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